南昌大学单片机（微机原理）课件第7章（10）.ppt

1、微机原理与接口技术 第七章 串行接口,第七章 串行接口,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,7.1,串行通讯概述,串行通信分同步和异步两种方式。 异步通信中数据或字符是一帧(frame)一帧地传送的。帧定义为一个字符的完整的通信格式，称为帧格式。,计算机与外界的信息交换称为通信，其方式有两种： (1)、并行通信：数据的各位同时发送或接收。 (2)、串行通信：数据的各位按顺序一位一位地发送或接收,7.1.1 同步通信和异步通信方式,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,最常见的帧格式一般是先用一个起始位，“ 0 ”表示字符的开始；然后是 58 位数据，规定低位在前，高位在后；其后是奇偶校验位，

2、此位通过对数据奇偶性的检查，可用于判别字符传送的正确性，其有三种可能的选择，即奇、偶、无校验，用户可根据需要选择（在有的格式中这位可省略）；最后是停止位，用以表示字符的结束，停止位可以是 1 位、 1.5 位、 2 位，不同的计算机规定有所不同。从起始位开始到停止位结束就构成完整的一帧。 异步通信的特点：不要求收发双方时钟的严格一致，实现容易，设备开销较小，但每个字符要附加23位用于起止位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不高。,异步通信方式,7.1,串行通讯概述,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,在同步通信中，数据或字符开始处是用一同步字符来指示（一般约定为 1 2 个字符），以实现发送端

3、和接收端同步，一旦检测到约定同步字符，下面就连续按顺序接收数据。同步传送格式如下：,同步通信方式,因为同步通信数据块传送时去掉了字符开始和结束的标志，所以其速度高于异步传送，但这种方式对硬件结构要求较高。,7.1,串行通讯概述,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,传送速率是指数据传送的速度。波特（baud rate）是异步通信中数据传送速率的单位，其意义是每秒传送多少位二进制数。 假如数据传送的速率为 120 个字符每秒，每个字符由 1 个起始位、 8 个数据位和 1 个停止位组成，则其传送波特率为： 10 bit120/s = 1200 bit/s = 1200 波特,7.1.2 串行通信

4、的数据传送速率,异步通信的传送速度一般在 509600波特之间，常用于计算机到 CRT 终端以及双机或多机之间的通信等。,7.1,串行通讯概述,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,1、单工： 单工是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。 2、半双工 半双工是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行。 3、全双工 全双工是指数据可以同时进行双向传输。,7.1.3 串行通信的制式,7.1.5 通信协议,7.1,串行通讯概述,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H；接收器是双缓冲结构，以避免在接收到第二帧数据之前，CPU未及时响

5、应接收器的前一帧中断请求，没把前一帧数据读走，而造成两帧数据重叠的错误。发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。,7.2.1 串行口结构与工作原理,7.2,80C51串行口简介,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,7.2.3 串行口控制寄存器SCON,80C51串行通信的方式选择、接收和发送控制以及串行口的状态标志均由专用寄存器 SCON 控制和指示。,7.2,80C51串行口简介,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,SM2：多机通信控制位。在方式 2 和方式 3 中主要用于多机通信控制。 当串行口以方式 2 或方式 3 接收时，若 SM2 = 1，且接收到第 9 位 RB

6、8为“0”时，则Rl不置“1” ，不接收主机发来的数据；若 SM2 = 1，且RB8为“ 1 ”时，RI置“1”，产生中断请求，将接收到的8位数据送SBUF。 当SM2=0时，则不论 RB8为“ 0 ”还是为“ 1 ” ，都将接收到的 8 位数据送入 SBUF 中，并产生中断。 在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。 REN：允许串行接收位。由软件置REN = 1，则启动串行口接收数据；若软件置REN = 0，则禁止接收。,7.2,80C51串行口简介,微机原理与接口技术 第七章 串行接口, TB8：在方式2或方式3中，是发送数据的第九位，

7、可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。 在方式0和方式1中，该位未用。 RB8：在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。 TI：发送中断标志位。在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。 RI：接收中断标志位。在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发

8、中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清0，取消此中断申请。,7.2,80C51串行口简介,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,7.2.4 专用寄存器PCON,PCON的最高位SMOD是串行口波特率的倍增位。,7.2,80C51串行口简介,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,在串行通信中，收发双方对发送或接收数据的速率要有约定。通过软件可对单片机串行口编程为四种工作方式，其中方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式3 的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率来决定。 串行口的四种工作方式对应三种波特率。由于输入的移位时钟的来源不同，所以，各种方式的波特率计算公式也不相

9、同。 方式 0 的波特率 = fosc/12 方式 2 的波特率 =（2SMOD/64） fosc 方式 1 的波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率） 方式 3 的波特率 =（2SMOD/32）（T1溢出率）,7.3 波特率的设计,7.3,波特率的设计,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,7.3 波特率的设计,当T1作为波特率发生器时，最典型的用法是使T1工作在自动再装入的8位定时器方式（即方式2，且TCON的TR1=1，以启动定时器）。 则定时器T1方式2的初始值为： 在单片机的应用中，常用的晶振频率为：12MHz和11.0592MHz。所以，选用的波特率也相对固定。常用的串行口波特

10、率以及各参数的关系如表7-2所示。,7.3,波特率的设计,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,7.4.1 方式0,串行口为同步移位寄存器的输入输出方式，主要用于扩展并行输入或输出口。 数据由RXD（P3.0）引脚输入或输出，同步移位脉冲由TXD（P3.1）引脚输出。发送和接收均为8位数据，低位在先，高位在后。 波特率固定为fosc/12。,7.4,串行通信工作方式,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,7. 4.1 方式0,7.4,串行通信工作方式,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,10位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚，传送一帧数据的格式如图所示。其中1位起

11、始位，8位数据位，1位停止位。,7.4.2,串行通信工作方式1,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,用软件置REN为1时，接收器以所选择波特率的16倍速率采样RXD引脚电平，检测到RXD引脚输入电平发生负跳变时，则说明起始位有效，将其移入输入移位寄存器，并开始接收这一帧信息的其余位。接收过程中，数据从输入移位寄存器右边移入，起始位移至输入移位寄存器最左边时，控制电路进行最后一次移位，并置RI = 1，向CPU请求中断。,7.4.2,串行通信工作方式1,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,方式 2 或方式 3 时为11位数据的异步通信口。TXD为数据发送引脚，RXD为数据接收引脚 。,方式2

12、和方式3时起始位1位，数据9位（含1位附加的第9位，发送时为SCON中的TB8，接收时为RB8），停止位1位，一帧数据为11位。方式2的波特率固定为晶振频率的1/64或1/32，方式3的波特率由定时器T1的溢出率决定。,7.4.3,串行通信工作方式2、3,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,发送开始时，先把起始位 0 输出到TXD引脚，然后发送移位寄存器的输出位（D0）到TXD引脚。每一个移位脉冲都使输出移位寄存器的各位右移一位，并由TXD引脚输出。第一次移位时，停止位“1”移入输出移位寄存器的第9位上 ，以后每次移位，左边都移入0。当停止位移至输出位时，左边其余位全为0，检测电路检测到这一

13、条件时，使控制电路进行最后一次移位，并置TI = 1，向CPU请求中断。,7.4.3 方式2、3发送过程,7.4.3,串行通信工作方式2、3,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,接收时，数据从右边移入输入移位寄存器，在起始位0移到最左边时，控制电路进行最后一次移位。当RI =0，且SM2=0（或接收到的第9位数据为1）时，接收到的数据装入接收缓冲器SBUF和RB8（接收数据的第9位），置RI = 1，向CPU请求中断。如果条件不满足，则数据丢失，且不置位RI，继续搜索RXD引脚的负跳变。,7.4.3 方式2、3接收过程,7.4.3,串行通信工作方式2、3,微机原理与接口技术 第七章 串行接口

14、,串行口使用之前，应对其进行初始化，主要是设置产生波特率的定时器1、串行口控制和中断控制。步骤如下： ( 1 )、确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）； ( 2 )、计算T1的初值，装载TH1、TL1； ( 3 )、启动T1（编程TCON中的TR1位）； ( 4 )、确定串行口控制（编程SCON寄存器）； ( 5 )、串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）。,7.5 串行口应用举例,7.5,串行口应用举例,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,例3、编程把甲机片内 RAM 50H5FH 单元中的数据块从串行口输出。定义在方式 3 下发送， TB8作奇偶校验位。采用定

15、时器 1 方式 2 作波特率发生器，波特率为 1200 波特， fosc = 11.0592 MHz ，预置值 TH1 = 0E8H 。 编程使乙机从甲机接收 16 个字节数据块，并存入片外 3000H300FH 单元。接收过程中要求判奇偶校验标志 RB8。若出错则置 F0标志为 1，若正确则置 F0标志为 0，然后返回。,7.5 串行口应用举例,7.5,串行口应用举例,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,MOVTMOD , #20H MOVTL1 , #0E8H MOVTH1 , #0E8H SETBTR1 MOVSCON , #0C0H MOVPCON , # 00H MOVR0 , # 50H MOVR7 , # 10H TRS：MOVA , R0 MOVC , P MOVTB8 , C MOVSBUF , A WAIT：JNBTl , $ CLRTI INCR0 DJNZR7 , TRS RET,7.5,串行口应用举例,微机原理与接口技术 第七章 串行接口,MOVTMOD , #20HINCDPTR MOVTL1 , #0E8